近代電子測(cè)量技術(shù)頻譜儀演示文稿

近代電子測(cè)量技術(shù)頻譜儀演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六時(shí)間幅度(功率)頻率時(shí)域測(cè)量頻域測(cè)量頻率與時(shí)域的關(guān)系以頻譜形式顯示出所測(cè)信號(hào)分解的每個(gè)正弦波的幅度隨頻率變化的情況就是頻域測(cè)量?，F(xiàn)在是2頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻譜分析的基本概念廣義上，信號(hào)頻譜是指組成信號(hào)的全部頻率分量的總集；狹義上，一般的頻譜測(cè)量中常將隨頻率變化的幅度譜稱(chēng)為頻譜。頻譜測(cè)量：在頻域內(nèi)測(cè)量信號(hào)的各頻率分量，以獲得信號(hào)的多種參數(shù)。頻譜測(cè)量的基礎(chǔ)是付里葉變換。頻譜的兩種基本類(lèi)型離散頻譜（線狀譜），各條譜線分別代表某個(gè)頻率分量的幅度，每?jī)蓷l譜線之間的間隔相等連續(xù)頻譜，可視為譜線間隔無(wú)窮小，如非周期信號(hào)和各種隨機(jī)噪聲的頻譜現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六.調(diào)制失真噪聲頻譜分析的類(lèi)型現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻譜分析儀的分類(lèi)按分析處理方法：模擬式頻譜儀、數(shù)字式頻譜儀、模擬/數(shù)字混合式頻譜儀；按基本工作原理：掃描式頻譜儀、非掃描式頻譜儀；按處理的實(shí)時(shí)性：實(shí)時(shí)頻譜儀、非實(shí)時(shí)頻譜儀；按頻率軸刻度：恒帶寬分析式頻譜儀、恒百分比帶寬分析式頻譜儀；按輸入通道數(shù)目：?jiǎn)瓮ǖ馈⒍嗤ǖ李l譜儀；按工作頻帶：高頻、射頻、低頻等頻譜儀?，F(xiàn)在是5頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻段分配現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六

頻譜分析儀是使用不同方法在頻域內(nèi)對(duì)信號(hào)的電壓、功率、頻率等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并顯示的儀器。一般有實(shí)時(shí)分析法、非實(shí)時(shí)分析法兩種實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)時(shí)分析法實(shí)時(shí)分析法又包括：并行濾波式（模擬）FFT分析法（數(shù)字）頻譜儀的實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)分析現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六并行濾波式每個(gè)濾波器之后都有各自的檢波器，無(wú)需電子開(kāi)關(guān)切換及檢波建立時(shí)間，因此速度快，能夠滿足實(shí)時(shí)分析的需要。但是可顯示的頻譜分量數(shù)目取決于濾波器的數(shù)目，所以需要大量的濾波器?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六帶通濾波器的性能指標(biāo)（一）帶寬通常是指3dB帶寬，或稱(chēng)半功率帶寬

分辨率帶寬（RBW）反映了濾波器區(qū)分兩個(gè)相同幅度、不同頻率的信號(hào)的能力RBW現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六帶通濾波器的性能指標(biāo)（二）波形因子

波型因子反映了區(qū)分兩個(gè)不等幅信號(hào)的能力，也稱(chēng)帶寬選擇性波形因子定義為濾波器60dB帶寬與3dB帶寬之比。

也可用40dB帶寬與3dB帶寬之比表示。波形因子較小的濾波器的特性曲線更接近于矩形，故波形因子也稱(chēng)矩形系數(shù)現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六帶通濾波器的性能指標(biāo)（三）

濾波器響應(yīng)時(shí)間（建立時(shí)間）

信號(hào)從加到濾波器輸入端到獲得穩(wěn)定輸出所需的時(shí)間。通常用達(dá)到穩(wěn)幅幅度的90％所需的時(shí)間TR來(lái)表述，它與絕對(duì)帶寬B成反比：TR∝1/B。

寬帶濾波器的響應(yīng)時(shí)間短，測(cè)量速度快；窄帶濾波器建立時(shí)間較長(zhǎng)，但頻率分辨率更高、信噪比好。響應(yīng)時(shí)間限制了頻譜儀的掃描分析速度，影響實(shí)時(shí)頻譜分析的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六并行濾波器組處理（基于模擬濾波器或FFT－數(shù)字濾波）在特定時(shí)段中對(duì)時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFT變換，得到頻域信息并獲取相對(duì)于頻率的幅度、相位信息?？沙浞掷脭?shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，非常適于非周期信號(hào)和持續(xù)時(shí)間很短的瞬態(tài)信號(hào)的頻譜測(cè)量。但其分析速率帶寬受ADC采樣速率限制，適合分析窄帶信號(hào)。FFT分析法現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六實(shí)時(shí)(FFT)分析儀方框圖現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六非實(shí)時(shí)分析法在任意瞬間只有一個(gè)頻率成分能被測(cè)量，無(wú)法得到相位信息。適用于連續(xù)信號(hào)和周期信號(hào)的頻譜測(cè)量。掃頻式分析：使分析濾波器的頻率響應(yīng)在頻率軸上掃描。差頻式分析（外差式分析）：利用超外差接收機(jī)的原理，將頻率可變的掃頻信號(hào)與被分析信號(hào)進(jìn)行差頻，再對(duì)所得的固定頻率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量分析，由此依次獲得被測(cè)信號(hào)不同頻率成分的幅度信息。這是頻譜儀最常采用的方法。

掃頻外差方式頻譜儀的實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)分析（二）現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六現(xiàn)代頻譜儀將外差式掃描頻譜分析技術(shù)與FFT數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，兼有兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：前端仍采用傳統(tǒng)的外差式結(jié)構(gòu)，而在中頻處理部分采用數(shù)字結(jié)構(gòu)，中頻信號(hào)由ADC量化，F(xiàn)FT則由通用微處理器或?qū)Ｓ脭?shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)。這種方案充分利用了外差式頻譜儀的頻率范圍和FFT優(yōu)秀的頻率分辨率，使得在很高的頻率上進(jìn)行極窄帶寬的頻譜分析成為可能，整機(jī)性能大大提高?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六濾波器掃描測(cè)試現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六外差式頻譜儀外差式頻譜儀的組成輸入通道中頻信號(hào)預(yù)處理檢波器視頻濾波器蹤跡處理主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)之間的相互關(guān)系現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六

外差式頻譜儀的頻率變換原理與超外差式收音機(jī)相同：利用無(wú)線電接收機(jī)中普遍使用的自動(dòng)調(diào)諧方式，通過(guò)改變掃頻本振的頻率來(lái)捕獲待測(cè)信號(hào)的不同頻率分量。也稱(chēng)掃頻外差式頻譜儀。掃頻外差式方案是實(shí)施頻譜分析的傳統(tǒng)途徑，在高頻段占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

外差式頻譜分析儀頻率范圍寬、靈敏度高、頻率分辨率可變，是目前頻譜儀中數(shù)量最大的一種。由于被分析的頻譜依次被順序采樣，因而不能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這種分析儀只能提供幅度譜，不能提供相位譜?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六外差式頻譜儀的組成包括輸入通道、混頻電路、中頻處理電路、檢波和視頻濾波等部分?，F(xiàn)在是19頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六輸入通道（一）

輸入通道也稱(chēng)前端，主要由輸入衰減、低噪聲放大、低通濾波及混頻等幾部分組成，功能上相當(dāng)于一臺(tái)寬頻段、窄帶寬的外差式自動(dòng)選頻接收機(jī)。用于控制加到儀器后續(xù)部分的信號(hào)電平，并對(duì)輸入信號(hào)取差頻以獲得固定的中頻。輸入衰減：一方面避免因信號(hào)電平過(guò)高而引起的失真，同時(shí)起到阻抗匹配的功能，盡可能降低源負(fù)載與混頻器之間的失配誤差低噪聲放大：對(duì)輸入電平進(jìn)行調(diào)整，保證混頻器輸入電平滿足一定的幅度要求，獲得較佳混頻效果現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六輸入通道（二）頻率變換原理現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六輸入通道（二）外差式頻率變換原理|fL±fX|=fI

如果輸入頻率的范圍大于2fI，將與鏡頻在本振處交疊。通常的頻譜儀輸入頻率非常寬，一般的抑制鏡頻濾波器難以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。解決辦法是選擇高中頻，本振頻率也相應(yīng)提高現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六輸入通道（三）抑制鏡頻的高中頻解決方案鏡頻范圍遠(yuǎn)在輸入頻率范圍之上，兩者不會(huì)交疊；中頻頻率越高，鏡頻距本振越遠(yuǎn)，可避免因交疊而帶來(lái)的濾波器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。因此用固定調(diào)諧的低通濾波器在混頻之前濾去鏡頻即可現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六

高中頻很難實(shí)現(xiàn)窄帶帶通濾波和性能良好的檢波，需要進(jìn)行多級(jí)變頻（混頻）處理。第一混頻實(shí)現(xiàn)高中頻頻率變換，再由第二、三級(jí)甚至第四級(jí)混頻將固定的中頻逐漸降低。每級(jí)混頻之后有相應(yīng)的帶通濾波器抑制高次諧波交調(diào)分量。利用更多級(jí)的變頻實(shí)現(xiàn)頻率擴(kuò)展（2～4級(jí)）現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六利用諧波混頻進(jìn)一步擴(kuò)展頻率現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六中頻信號(hào)預(yù)處理（一）

中頻信號(hào)預(yù)處理主要是在被檢測(cè)之前完成對(duì)固定中頻信號(hào)的自動(dòng)增益放大、分辨率濾波等處理。中頻濾波器的帶寬通?？沙炭?，以提供不同的頻率分辨率。中頻信號(hào)幅度調(diào)節(jié)：由自動(dòng)增益電路完成。末級(jí)混頻的增益必須能夠以小步進(jìn)精密調(diào)節(jié)，以保持后續(xù)電路中的最大信號(hào)電平固定而不受前端的影響。中頻濾波器：用于減小噪聲帶寬、分辨各頻率分量。頻譜儀的分辨率帶寬由最后一個(gè)中頻濾波器的帶寬決定。數(shù)字濾波器選擇性較好、沒(méi)有漂移，能夠?qū)崿F(xiàn)極穩(wěn)定的窄分辨率帶寬?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六中頻信號(hào)預(yù)處理（二）現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六AgilentESA-E系列頻譜分析儀原理圖現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六AgilentPSA系列頻譜分析儀原理框圖現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六AgilentPSA系列頻譜分析儀全數(shù)字中頻部分原理框圖現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六檢波器（一）

在模擬式頻譜儀中，采用檢波器來(lái)產(chǎn)生與中頻交流信號(hào)的電平成正比的直流電平，以獲取待測(cè)信號(hào)的幅度信息。常用包絡(luò)檢波器。最簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波器由一個(gè)二極管和一個(gè)并聯(lián)RC電路串接而成。只要恰當(dāng)?shù)剡x擇檢波器的R、C值，就可獲得合適的時(shí)間常數(shù)以確保檢波器跟隨中頻信號(hào)的包絡(luò)變化而變化。頻率掃描速度的快慢也會(huì)對(duì)檢波輸出產(chǎn)生影響，掃速太快會(huì)使檢波器來(lái)不及響應(yīng)?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六檢波器（二）頻譜分析儀有時(shí)域功能可用，此時(shí)掃頻寬度設(shè)置成零掃頻帶寬（ZeroSpan）。

現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六視頻濾波器（一）

視頻濾波器用于對(duì)顯示結(jié)果進(jìn)行平滑或平均，以減小噪聲對(duì)信號(hào)幅度的影響?；驹恚阂曨l濾波器實(shí)質(zhì)是低通濾波器，它決定了驅(qū)動(dòng)顯示器垂直方向的視頻電路帶寬。當(dāng)視頻濾波器的截止頻率小于分辨率帶寬時(shí)，視頻系統(tǒng)跟不上中頻信號(hào)包絡(luò)的快速變化，因此使信號(hào)的起伏被“平滑”掉。應(yīng)用：主要應(yīng)用于噪聲測(cè)量，特別是在分辨率帶寬（RBW）較大時(shí)。減小視頻濾波器的帶寬（VBW）將削弱或平滑噪聲峰-峰值的變化，當(dāng)VBW/RBW<0.01時(shí)，平滑效果非常明顯?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六視頻濾波器（二）現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六視頻濾波

視頻帶寬使噪聲變得平滑，從而可以更簡(jiǎn)便地識(shí)別非常小的信號(hào)現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六蹤跡處理（一）

頻譜儀進(jìn)行一次掃描所得的頻譜圖的跡線即“蹤跡”（Trace），也有“掃跡”、“軌跡”、“軌跡線”等不同譯法。

標(biāo)記（Marker）：蹤跡上特定的幅度點(diǎn)或頻率點(diǎn)借助標(biāo)記功能可以非常方便、直觀地實(shí)現(xiàn)多種功能，如找最大/最小值、測(cè)量相對(duì)幅度或頻率等，并有助于改善相對(duì)測(cè)量精度、減小讀數(shù)誤差。

蹤跡平均處理：為了平滑圖像、降低噪聲，對(duì)同一輸入信號(hào)多次掃描所得的蹤跡進(jìn)行的處理。蹤跡平均的基本算法是將來(lái)自多個(gè)蹤跡的相同頻點(diǎn)上的數(shù)據(jù)一一進(jìn)行加權(quán)平均，形成一個(gè)平滑蹤跡。現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六

兩種蹤跡平均線性加權(quán)蹤跡平均：即算術(shù)平均，采用相同的加權(quán)系數(shù)，是一種最便捷的數(shù)據(jù)加權(quán)計(jì)算。其中：n——加權(quán)因子，即進(jìn)行平均的蹤跡數(shù)目Aavg——平均后的蹤跡值Si——未經(jīng)平均的各次蹤跡的測(cè)量值，i=1,2,…,n

蹤跡處理（二）現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六蹤跡處理（三）

指數(shù)加權(quán)蹤跡平均：也稱(chēng)掃描平均、視頻平均，是在每個(gè)掃描點(diǎn)上采用指數(shù)加權(quán)的方法得到新的平均蹤跡。指數(shù)加權(quán)的原則是最新（最近）的蹤跡樣本或記錄的權(quán)最重，先前蹤跡的樣本或記錄的權(quán)依序呈指數(shù)減小。計(jì)算式如下：其中n——加權(quán)平均因子，即已完成掃描的蹤跡數(shù)Aavg——平均之后的蹤跡值Sn——未經(jīng)平均的當(dāng)前蹤跡的測(cè)量值A(chǔ)n-1——前一次掃描的平均蹤跡值現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六外差式頻譜儀的主要性能指標(biāo)輸入頻率范圍頻率掃描寬度頻率分辨率頻率精度掃描時(shí)間相位噪聲/頻譜純度

幅度測(cè)量精度動(dòng)態(tài)范圍靈敏度/噪聲電平本振直通/直流響應(yīng)本底噪聲

1dB壓縮點(diǎn)和最大輸入電平頻率指標(biāo)幅度指標(biāo)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六

頻譜儀能正常工作的最大頻率區(qū)間。現(xiàn)代頻譜儀的頻率范圍通?？蓮牡皖l段至射頻段，甚至微波段。下限頻率由本振饋通所影響；上限頻率由本振掃描范圍及中頻頻率決定毫米波段的輸入頻率可由諧波混頻至較低的頻段來(lái)進(jìn)行處理。頻率指標(biāo)（一）輸入頻率范圍現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻率指標(biāo)（一）頻率掃描寬度（Span）

另有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同叫法。通常根據(jù)測(cè)試需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，或人為設(shè)置。掃描寬度表示頻譜儀在一次測(cè)量（也即一次頻率掃描）過(guò)程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸入頻率范圍?，F(xiàn)在是41頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻率指標(biāo)（二）

頻率分辨率（Resolution）

表征了將最靠近的兩個(gè)相鄰頻譜分量分辨出來(lái)的能力。主要由中頻濾波器的帶寬（即RBW）決定，但最小分辨率還受本振頻率穩(wěn)定度的影響。對(duì)濾波式頻譜分析儀而言，中頻濾波器的3dB帶寬決定了可區(qū)分的兩個(gè)等幅信號(hào)的最小頻率間隔。如果區(qū)分不等幅信號(hào)，分辨率就與濾波器的形狀因子有關(guān)?，F(xiàn)代頻譜儀通常具有可變的RBW，按照1-3-9或1-2-5的典型步進(jìn)變化。最小的一檔RBW值就是頻率分辨率指標(biāo)，如90Hz?，F(xiàn)在是42頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六數(shù)字濾波器模擬濾波器跨度3kHzRESBW100HzRBW(1)現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六RBW(2)現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六3dB10kHz10kHzRBWRBW(3)現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六10kHzRBW=10kHzRBW=1kHz10kHz失真產(chǎn)物60dBBW=15kHz7.5kHz3dB60dBRBW(4)現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六顯示的噪聲基底與RBW成正比，更窄的RBW意味著更高的靈敏度！RBW(5)現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻率指標(biāo)（三）頻率精度

即頻譜儀頻率軸的讀數(shù)精度，與參考頻率（本振頻率）穩(wěn)定度、掃描寬度Span、分辨率帶寬RBW等多項(xiàng)因素有關(guān)：其中：Δf——絕對(duì)頻率精度，單位Hz；γref——參考頻率（本振頻率）相對(duì)精度；fx——頻率讀數(shù)；N——完成一次掃描所需的頻率點(diǎn)數(shù)；A%——Span的精度，B%——RBW的精度，C——頻率常數(shù)。不同的頻譜儀有不同的A、B、C值。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻率指標(biāo)（四）掃描時(shí)間（SweepTime，簡(jiǎn)作ST）

即進(jìn)行一次全頻率范圍的掃描、并完成測(cè)量所需的時(shí)間，也叫分析時(shí)間。通常掃描時(shí)間越短越好，但為保證測(cè)量精度，掃描時(shí)間必須適當(dāng)。與掃描時(shí)間相關(guān)的因素主要有頻率掃描范圍、分辨率帶寬、視頻濾波?，F(xiàn)代頻譜儀通常有多檔掃描時(shí)間可選擇，最小掃描時(shí)間由測(cè)量通道的電路響應(yīng)時(shí)間決定?，F(xiàn)在是49頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻率指標(biāo)（五）相位噪聲/頻譜純度

相位噪聲簡(jiǎn)稱(chēng)相噪，是頻率短期穩(wěn)定度的指標(biāo)之一，反映了極短期內(nèi)的頻率變化程度，表現(xiàn)為載波邊帶，所以也稱(chēng)邊帶噪聲。通常用在源頻率的某一頻偏上相對(duì)于載波幅度下降的dBc數(shù)值表示。相噪由本振信號(hào)頻率或相位不穩(wěn)定引起，還與分辨率帶寬有關(guān)：RBW減小，相噪影響相應(yīng)降低。有效設(shè)置頻譜儀參數(shù)可使相噪影響達(dá)到最小，但無(wú)法消除。相噪也是影響頻譜儀分辨不等幅信號(hào)的因素之一?，F(xiàn)在是50頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六相噪現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六幅度指標(biāo)（一）

幅度測(cè)量精度

有絕對(duì)幅度精度和相對(duì)幅度精度之分，均由多方面因素決定。絕對(duì)幅度精度是針對(duì)滿刻度信號(hào)的指標(biāo)，受輸入衰減、中頻增益、分辨率帶寬、刻度逼真度、頻響及校準(zhǔn)信號(hào)本身的精度等的綜合影響；相對(duì)幅度精度與測(cè)量方式有關(guān)，在理想情況下僅有頻響和校準(zhǔn)信號(hào)精度兩項(xiàng)誤差來(lái)源，測(cè)量精度可以達(dá)到非常高。儀器在出廠前要經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，各種誤差已被分別記錄下來(lái)并用于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，顯示出來(lái)的幅度精度已有所提高?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六幅度指標(biāo)（二）

動(dòng)態(tài)范圍（DynamicRange）即同時(shí)可測(cè)的最大與最小信號(hào)的幅度比。動(dòng)態(tài)范圍受限于輸入混頻器的失真特性、系統(tǒng)靈敏度和本振信號(hào)的相位噪聲，其上限由頻譜儀的非線性失真決定。當(dāng)輸入信號(hào)大到足以忽略頻譜儀的熱噪聲效應(yīng)時(shí)，則在較小的載波頻偏處，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍只取決于本振相位噪聲；系統(tǒng)固有相噪會(huì)隨載波頻偏的增加而減小，因而在較大頻偏處，動(dòng)態(tài)范圍更多地受靈敏度和混頻器失真特性的影響?，F(xiàn)在是53頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六本底噪聲（NoiseFloor）/靈敏度

本底噪聲來(lái)自頻譜儀內(nèi)部的熱噪聲，也叫噪底，是系統(tǒng)固有噪聲，也是頻譜儀靈敏度的量度。本底噪聲會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)信噪比下降，它在頻譜圖中表現(xiàn)為接近顯示器底部的噪聲基線，常以dBm為單位。頻譜儀在特定的分辨率帶寬下，或歸一化到1Hz帶寬時(shí)的本底噪聲，常以dBm為單位。靈敏度指標(biāo)描述了頻譜儀在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)因內(nèi)部噪聲而產(chǎn)生的讀數(shù)，常用最小可測(cè)的信號(hào)幅度來(lái)代表，數(shù)值上等于顯示平均噪聲電平（DANL）。幅度指標(biāo)（三）現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六幅度指標(biāo)（四）1dB壓縮點(diǎn)

1dB壓縮點(diǎn)：在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，因輸入電平過(guò)高而引起的信號(hào)增益下降1dB時(shí)的點(diǎn)。1dB壓縮點(diǎn)表明了頻譜儀過(guò)載能力。通常出現(xiàn)在輸入衰減0dB的情況下，由第一混頻決定。輸入衰減增大，1dB壓縮點(diǎn)的位置將同步增高。為避免非線性失真，所顯示的最大輸入電平（參考電平）必須位于1dB壓縮點(diǎn)之下。最大輸入電平最大輸入電平反映了頻譜儀可正常工作的最大限度，它的值一般由通道中第一個(gè)關(guān)鍵器件決定：0dB衰減時(shí)，第一混頻是最大輸入電平的決定性因素；衰減量大于0dB時(shí)，最大輸入電平的值反映了衰減器的負(fù)載能力。現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六本振饋通當(dāng)本振頻率與中頻的中心頻率相同或非常接近時(shí)，這個(gè)對(duì)應(yīng)于零頻（直流）輸入的本振信號(hào)將通過(guò)中頻濾波器，即本振饋通。因頻譜儀本振饋通而產(chǎn)生的直流響應(yīng)。對(duì)這種零頻響應(yīng)的電平，通常用相對(duì)于滿刻度響應(yīng)的dB數(shù)度量。頻譜儀的低端頻率距零頻較遠(yuǎn)（如90KHz）時(shí)，該指標(biāo)可以略去。本振饋通將被檢波及信號(hào)處理電路處理并進(jìn)行顯示，它通?？勺鳛椋癏z頻率標(biāo)志！幅度指標(biāo)（五）現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六參數(shù)之間的相互關(guān)系（一）

頻譜儀的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置不是孤立的。為了避免引入測(cè)量誤差，正常工作時(shí)這些參數(shù)相互之間以某種方式“聯(lián)動(dòng)”（Coupling）設(shè)置，即只要改變其中任何一項(xiàng)，其余各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)隨之自動(dòng)變化。

掃描時(shí)間、掃描寬度、頻率分辨率、視頻帶寬由于使用了濾波器，掃描時(shí)間受限于中頻濾波器和視頻濾波器的響應(yīng)時(shí)間。若不滿足所需的最短掃描時(shí)間，濾波器未達(dá)到穩(wěn)態(tài)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的幅度損耗和頻率偏移。為避免因此引起的測(cè)量誤差，分辨率帶寬RBW、視頻帶寬VBW、掃描時(shí)間ST及掃描寬度Span應(yīng)當(dāng)聯(lián)動(dòng)設(shè)置?，F(xiàn)在是57頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六掃描速度太快的代價(jià)是顯示結(jié)果沒(méi)有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)掃描速度太快

RBW決定著測(cè)量時(shí)間現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六參數(shù)之間的相互關(guān)系（二）VBW>RBW時(shí)：ST不受視頻濾波器的影響。此時(shí)，中頻濾波器的響應(yīng)時(shí)間僅與RBW2成反比：其中K為比例因子，取值與濾波器類(lèi)型及其響應(yīng)誤差有關(guān)。例如：4級(jí)或5級(jí)級(jí)聯(lián)的模擬濾波器，K取2.5；高斯數(shù)字濾波器，K可取值1甚至小于1VBW<RBW時(shí)：所需的STmin受限于視頻濾波器的響應(yīng)時(shí)間。VBW越大，視頻濾波器的響應(yīng)越短，ST相應(yīng)也越小，VBW與ST成線性反比?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六參數(shù)之間的相互關(guān)系（三）默認(rèn)的VBW設(shè)置原則：在保證不增加ST的前提下盡最大可能實(shí)現(xiàn)濾波平均。當(dāng)K=2.5時(shí)，應(yīng)有RBW/VBW≤1；若使用數(shù)字濾波器（取K=1），為了確保視頻濾波器的穩(wěn)定，應(yīng)有RBW/VBW≤0.3。參數(shù)部分聯(lián)動(dòng)設(shè)置的經(jīng)驗(yàn)公式正弦信號(hào)測(cè)量——RBW/VBW=0.3～1

脈沖信號(hào)測(cè)量——RBW/VBW=0.1噪聲信號(hào)測(cè)量——RBW/VBW=9大多數(shù)當(dāng)今的分析儀器自動(dòng)結(jié)合掃頻時(shí)間和寬度以及分辨率帶寬設(shè)置。

現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六VBW/RBW分別為3:1,1:10,1:100時(shí)的平滑效果現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六參數(shù)之間的相互關(guān)系（四）

輸入衰減、中頻增益、參考電平

頻譜儀的幅度測(cè)量上限由允許輸入的最大電平?jīng)Q定，下限取決于儀器固有噪聲或本底噪聲。因?yàn)榉糯?、檢波及A/D轉(zhuǎn)換器件的動(dòng)態(tài)范圍都很小，不可能在同一次測(cè)量的設(shè)置下同時(shí)達(dá)到這兩個(gè)限制。用戶會(huì)根據(jù)不同需要選擇最大顯示電平（參考電平）。輸入衰減、中頻增益是兩個(gè)決定性因素。現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六參數(shù)之間的相互關(guān)系（五）

輸入信號(hào)過(guò)大可能導(dǎo)致第一混頻受損，因此高電平輸入必須衰減，衰減量取決于第一混頻及其后續(xù)部分的動(dòng)態(tài)范圍?；祛l器電平過(guò)高，失真產(chǎn)生的頻率分量將會(huì)干擾正常顯示；衰減量過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致信噪比降低，減小動(dòng)態(tài)范圍。因此，輸入衰減及中頻增益的選擇需折中考慮。實(shí)際應(yīng)用中，即使參考電平非常低，通常也會(huì)將輸入衰減設(shè)置為最小值（如9dB），以獲得較好的匹配，提高幅度測(cè)量精度?，F(xiàn)在是63頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六頻譜分析的操作現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六超過(guò)限制功率或含有直流成份的信號(hào)是十分危險(xiǎn)的?。?！現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六典型頻譜分析儀的顯示現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六使用頻譜分析儀

進(jìn)行測(cè)量現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六相位噪聲測(cè)量脈沖信號(hào)測(cè)量信道和鄰道功率測(cè)量

除了完成幅度譜、功率譜等一般的測(cè)量功能外，頻譜儀還能夠用于對(duì)如非線性失真、相位噪聲、鄰道功率、調(diào)制度等頻域參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六相位噪聲測(cè)量相位噪聲是本振短期穩(wěn)定度的表征，也是頻譜純度的一個(gè)重要度量指標(biāo)。它通常會(huì)引起波形在零點(diǎn)處的抖動(dòng)，在時(shí)域中不易辨別，而在頻域中表現(xiàn)為載波的邊帶，所以常在頻域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六顯示出該信號(hào)的頻譜，找出信號(hào)的中心頻率的功率幅度；適當(dāng)選擇掃頻寬度，使能顯現(xiàn)出所需寬度的兩個(gè)或一個(gè)噪聲邊帶；分辨帶寬的視頻帶寬宜盡量取小，以減小載波譜線寬度和邊帶中噪聲的高度而又不感到載波譜線有明顯晃動(dòng)；縱軸采用對(duì)數(shù)刻度并調(diào)參考電平將譜線頂端調(diào)到刻度的頂部基線。相位噪聲測(cè)量過(guò)程（一）現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六利用可移動(dòng)的光標(biāo)讀出譜線頂端電平C（dBm）和一個(gè)邊帶中指定偏移頻率fm處噪聲的平均高度的電平N（dBm）求出其差值（N-C）dB；再加上必要的修正。

相位噪聲測(cè)量過(guò)程（二）現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六第一個(gè)修正項(xiàng)：這里讀出的噪聲電平N是等效帶寬B內(nèi)通過(guò)的總噪聲電平；折合成每1Hz帶寬應(yīng)加修正項(xiàng)（-10logB）；

第二個(gè)修正項(xiàng)：頻譜儀的縱細(xì)刻度讀數(shù)是按測(cè)正弦信號(hào)校準(zhǔn)的，測(cè)噪聲時(shí)頻譜儀的峰值檢波器和對(duì)數(shù)放大器將使噪聲電壓有效值和功率電平讀數(shù)偏低約2.5dB；應(yīng)加“頻譜儀效應(yīng)”修正項(xiàng)（＋2.5dB）；

相位噪聲測(cè)量過(guò)程（三）現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六相位噪聲為：（N－C）dB-10lgB＋2.5dBc／Hz相位噪聲測(cè)量過(guò)程（四）現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六幾點(diǎn)限制

此方法不能從相位噪聲中排除調(diào)幅噪聲，故調(diào)幅噪聲必須小于相位噪聲

l0dB以上，才能正確應(yīng)用；能測(cè)量（C-N）的范圍受頻譜儀動(dòng)態(tài)范圍限制，即頻譜儀本振的噪聲電平必須比被測(cè)信號(hào)源的噪聲低得多；測(cè)量近載頻噪聲受頻譜儀帶寬限制。此法最適于測(cè)量漂移較小但相應(yīng)噪聲相對(duì)較高的信號(hào)源?，F(xiàn)在是77頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六脈沖信號(hào)測(cè)量

脈沖信號(hào)是雷達(dá)和數(shù)字通信系統(tǒng)中的一類(lèi)重要信號(hào)，它的測(cè)量比連續(xù)波形困難。如果采用窄分辨帶寬進(jìn)行頻譜測(cè)量，將呈現(xiàn)出離散的譜線；如果采用較寬的分辨帶寬，這些譜線就會(huì)連成一片。可見(jiàn)，不同的頻譜儀設(shè)置可能對(duì)同一個(gè)脈沖信號(hào)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不同影響。現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六脈沖信號(hào)測(cè)量原理（一）單脈沖的付氏變換具有采樣函數(shù)的曲線形狀：其中τ為脈沖寬度。頻譜的零點(diǎn)發(fā)生在1/τ的整數(shù)倍處，頻譜幅度與脈沖寬度成正比，即脈沖越寬，能量越大?，F(xiàn)在是79頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六脈沖信號(hào)測(cè)量原理（二）

脈沖信號(hào)V(f)的諧波位于波形基頻（即1/T的整數(shù)倍）處，波形周期稱(chēng)為脈沖重復(fù)頻率PRF，有PRF=1/T。諧波的總體形狀或包絡(luò)與單脈沖的付氏變換相同，呈現(xiàn)采樣函數(shù)特性，并在1/τ的整數(shù)倍處出現(xiàn)頻譜包絡(luò)的零點(diǎn)。

時(shí)域中的重復(fù)脈沖頻域中的脈沖串頻譜現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六線狀譜與包絡(luò)譜

當(dāng)頻譜儀的分辨率帶寬RBW比脈沖諧波的頻率間隔PRF窄時(shí)，頻譜儀能夠區(qū)分每一條諧波的譜線，因此將清楚地顯示出脈沖波形的線狀譜。窄RBW可改善信噪比，顯示結(jié)果與信號(hào)實(shí)際頻譜非常接近。改變掃描寬度能使被測(cè)頻譜適當(dāng)?shù)丶訉捇蜃冋?，但改變掃描時(shí)間不會(huì)影響頻譜的形狀。在用戶并不過(guò)多關(guān)心單獨(dú)譜線的情況下，通過(guò)選擇較寬的RBW（如大于脈沖諧波的PRF），頻譜儀可以顯示脈沖波形的包絡(luò)而不展示譜線的細(xì)節(jié)，這類(lèi)頻譜叫做包絡(luò)譜或脈沖譜。

現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有93頁(yè)\編輯于星期六脈沖測(cè)量的分辨率濾波器

獲得清晰的脈沖線狀譜顯示的經(jīng)驗(yàn)公式：

獲得脈沖包絡(luò)譜的經(jīng)驗(yàn)公式：

過(guò)大的RBW會(huì)導(dǎo)致無(wú)法分辨包絡(luò)譜的零點(diǎn)，因此RBW必須保持